الزركون

الزركون ( يُلفظ / ˈzɜːrkɒn , -kən / ) ^{[ 7 ] [ 8} ] ^[ 9 ] معدن ينتمي إلى مجموعة النيسوسيليكات ، وهو مصدر معدن الزركونيوم . اسمه الكيميائي هو ^{سيليكات} الزركونيوم (IV) ^{، وصيغته} الكيميائية هي Zr₂SiO₄ . تُظهر الصيغة التجريبية ( _Zr₁₋y , REE₁₋y )(SiO₄ ) ₁₋x ₍ OH) _₄₋y نطاقًا من الاستبدال في الزركون . يترسب الزركون من مصهورات السيليكات _، ويحتوي على تركيزات عالية نسبيًا من العناصر غير المتوافقة ذات الشحنة الأيونية العالية _. على سبيل المثال، يوجد الهافنيوم دائمًا تقريبًا بكميات تتراوح بين 1 و4%. يتميز الزركون بنظام بلوري _رباعي الأضلاع . يتراوح اللون الطبيعي للزركون بين عديم اللون، والأصفر الذهبي، والأحمر، والبني، والأزرق، والأخضر. ^{[ 10 ]}

يُشتق الاسم من الكلمة الفارسية "زرجون " التي تعني "ذهبي اللون". ^{[ 11 ]} وقد حُوِّلت هذه الكلمة إلى " جارجون "، وهو مصطلح يُطلق على الزركون فاتح اللون. أما الكلمة الإنجليزية "زركون" فهي مشتقة من "زركون " ، وهي النسخة الألمانية من هذه الكلمة. ^{[ 12 ]} يُعرف الزركون الأصفر والبرتقالي والأحمر أيضًا باسم " الزنبق "، ^{[ 13 ]} نسبةً إلى زهرة الزنبق ، التي يعود أصل اسمها إلى اليونانية القديمة .

يُعدّ الزركون معدنًا شائعًا في قشرة الأرض. ويوجد كمعادن ثانوية شائعة في الصخور النارية (كمنتجات تبلور أولية)، وفي الصخور المتحولة ، وكحبيبات فتاتية في الصخور الرسوبية . ^{[ 2 ]} وتُعدّ بلورات الزركون الكبيرة نادرة. يبلغ متوسط ​​حجمها في صخور الجرانيت حوالي 0.1-0.3 ملم (0.0039-0.0118 بوصة) ، ولكنها قد تنمو أيضًا إلى أحجام تصل إلى عدة سنتيمترات، خاصةً في البغماتيتات والكربوناتيتات المافية . ^{[ 2 ]} يتميز الزركون بصلابته العالية (صلابة موس 7.5) واستقراره الكيميائي، مما يجعله مقاومًا للغاية للتجوية. كما أنه مقاوم للحرارة، ولذلك تُحفظ حبيبات الزركون الفتاتية أحيانًا في الصخور النارية المتكونة من الرواسب المنصهرة . ^{[ 14 ]} إن مقاومته للتجوية، إلى جانب كثافته النوعية العالية نسبيًا (4.68)، تجعله مكونًا مهمًا من مكونات المعادن الثقيلة في الأحجار الرملية. ^{[ 5 ]}  

بسبب محتواها من اليورانيوم ^{[ 15 ]} والثوريوم ، تخضع بعض بلورات الزركون لعملية التحول البلوري . وترتبط هذه العمليات، المرتبطة بالتلف الإشعاعي الداخلي، بتعطيل جزئي للبنية البلورية، وتفسر جزئياً الخصائص المتغيرة للغاية للزركون. ومع ازدياد تعديل الزركون بفعل التلف الإشعاعي الداخلي، تنخفض كثافته، وتتأثر بنيته البلورية، ويتغير لونه. ^{[ 16 ]}

يوجد الزركون بألوان عديدة، منها البني المحمر، والأصفر، والأخضر، والأزرق، والرمادي، وعديم اللون. ^{[ 2 ]} ويمكن تغيير لون الزركون أحيانًا بالمعالجة الحرارية. إذ يُمكن تحويل الزركون البني الشائع إلى زركون عديم اللون أو أزرق بتسخينه إلى درجة حرارة تتراوح بين 800 و1000 درجة مئوية (1470 إلى 1830 درجة فهرنهايت) . ^{[ 17 ]} وفي البيئات الجيولوجية، يتشكل الزركون الوردي والأحمر والأرجواني بعد مئات الملايين من السنين، إذا احتوت البلورة على كمية كافية من العناصر النزرة لتكوين مراكز لونية . ويكتسب اللون في هذه السلسلة الحمراء أو الوردية لونه تدريجيًا في الظروف الجيولوجية عند درجات حرارة أعلى من 400 درجة مئوية (752 درجة فهرنهايت) . ^{[ 18 ]}    

يتكون الزركون هيكليًا من سلاسل متوازية من رباعيات السطوح السيليكا المتناوبة (أيونات السيليكون في تنسيق رباعي مع أيونات الأكسجين) وأيونات الزركونيوم، مع وجود أيونات الزركونيوم الكبيرة في تنسيق ثماني مع أيونات الأكسجين. ^{[ 19 ]}

يُستهلك الزركون بشكل أساسي كمادة معتمة ، ومن المعروف استخدامه في صناعة السيراميك الزخرفي. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

كما أنه المادة الأولية الرئيسية ليس فقط للزركونيوم المعدني ، على الرغم من أن هذا التطبيق صغير، ولكن أيضًا لجميع مركبات الزركونيوم بما في ذلك _ثاني أكسيد الزركونيوم ( ZrO2 )، وهو أكسيد حراري مهم ذو نقطة انصهار تبلغ 2717 درجة مئوية (4923 درجة فهرنهايت) . ^{[ 22 ]}  

وتشمل التطبيقات الأخرى استخدامها في المواد الحرارية وصب المسابك، بالإضافة إلى مجموعة متنامية من التطبيقات المتخصصة مثل الزركونيا والزركونيوم، بما في ذلك قضبان الوقود النووي، ومحولات الوقود التحفيزية، وأنظمة تنقية المياه والهواء. ^{[ 23 ]}

استخدمت شركة فورد موتور طريقة صب الرمل المعروفة باسم طريقة كوزوورث لصب رؤوس أسطوانات محرك دوراتيك V6 . وقد طوّر هذه العملية العالم البارز جون كامبل ، حيث استخدم الزركون كمادة أساسية في عملية الصب لتحسين تجانس المادة، وتحقيق دقة الأبعاد، وقوة عالية، وبنية كثيفة ذات مسامية منخفضة أو معدومة. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

يُعد الزركون أحد المعادن الرئيسية التي يستخدمها الجيولوجيون في علم تحديد العمر الجيولوجي . ^{[ 26 ]}

يُعد الزركون جزءًا من مؤشر ZTR لتصنيف الرواسب شديدة التجوية . ^{[ 27 ]}

الزركون الشفاف نوع معروف من الأحجار الكريمة شبه النفيسة ، ويُفضّل لكثافة بلورته العالية (بين 4.2 و4.86) وبريقه الماسي . وبسبب معامل انكساره العالي (1.92)، يُستخدم أحيانًا كبديل للألماس ، مع أنه لا يُظهر نفس تلاعب الألوان الذي يُظهره الألماس. يُعد الزركون من أثقل أنواع الأحجار الكريمة. ^{[ 28 ]} تتراوح صلابته على مقياس موس بين صلابة الكوارتز والتوباز، حيث تبلغ 7.5 من 10، إلا أنها أقل من صلابة حجر الزركونيا المكعب المصنّع المشابه (8-8.5). قد يفقد الزركون لونه الأصلي أحيانًا بعد تعرضه لفترة طويلة لأشعة الشمس الساطعة، وهو أمر غير معتاد في الأحجار الكريمة. وهو مقاوم للتآكل الحمضي باستثناء حمض الكبريتيك ، وذلك فقط عند طحنه إلى مسحوق ناعم. ^{[ 29 ]}

تُظهر معظم أحجار الزركون ذات الجودة العالية درجة عالية من الانكسار المزدوج ، والذي يظهر في الأحجار المصقولة بقطع الطاولة والجناح (أي جميع الأحجار المصقولة تقريبًا) على شكل انعكاس واضح للجناح عند النظر إليه من خلال قطع الطاولة. ويمكن استخدام هذه الخاصية لتمييزها عن الماس والزركونيا المكعبة، بالإضافة إلى زجاج الصودا والجير، حيث لا تُظهر أي منها هذه الخاصية. مع ذلك، تُظهر بعض أحجار الزركون من سريلانكا انكسارًا مزدوجًا ضعيفًا أو معدومًا، وقد تُظهر بعض الأحجار الأخرى من سريلانكا انكسارًا مزدوجًا واضحًا في موضع ما، وانكسارًا ضعيفًا أو معدومًا في موضع آخر من الحجر المصقول نفسه. ^{[ 30 ]} كما تُظهر الأحجار الكريمة الأخرى انكسارًا مزدوجًا، لذا فبينما قد يُساعد وجود هذه الخاصية في تمييز حجر زركون معين عن الماس أو الزركونيا المكعبة، إلا أنه لن يُساعد في تمييزه عن، على سبيل المثال، حجر التوباز . ومع ذلك، فإن الكثافة النوعية العالية للزركون تُمكنه عادةً من تمييزه عن أي حجر كريم آخر، كما أن اختبارها بسيط.

كذلك، يعتمد الانكسار المزدوج على طريقة قطع الحجر بالنسبة لمحوره البصري . فإذا قُطع الزركون بحيث يكون هذا المحور عموديًا على سطحه، فقد ينخفض ​​الانكسار المزدوج إلى مستويات غير قابلة للكشف إلا باستخدام عدسة مكبرة خاصة بالمجوهرات أو أي عدسة مكبرة أخرى. وتُقطع أحجار الزركون عالية الجودة لتقليل الانكسار المزدوج إلى أدنى حد. ^{[ 31 ]}

تعتمد قيمة حجر الزركون بشكل كبير على لونه ونقائه وحجمه. قبل الحرب العالمية الثانية، كان الزركون الأزرق (الأكثر قيمة) متوفرًا لدى العديد من موردي الأحجار الكريمة بأحجام تتراوح بين 15 و25 قيراطًا؛ ومنذ ذلك الحين، أصبحت الأحجار التي يصل حجمها إلى 10 قراريط نادرة جدًا، لا سيما في أكثر أنواع الألوان المرغوبة. ^{[ 31 ]}

تم تصنيع الزركون الصناعي في المختبرات. ^{[ 32 ]} ويُستخدم أحيانًا في صناعة المجوهرات، مثل الأقراط. يُقلّد الزركون أحيانًا بواسطة الإسبينيل والياقوت الصناعي ، ولكن من السهل تمييزه عنهما باستخدام أدوات بسيطة.

يتم معالجة الزركون من مقاطعة راتاناكيري في كمبوديا حرارياً لإنتاج أحجار الزركون الزرقاء الكريمة، والتي يشار إليها أحيانًا بالاسم التجاري كامبوليت . ^{[ 33 ]}

في عام 2024، أعلنت شركة الأحجار الكريمة الأسترالية "إن واي بلو" عن خططها للسيطرة على سوق الزركون الأزرق العالمي من خلال تأمين حصة كبيرة من الإمدادات العالمية. وأفادت الشركة بامتلاكها مخزوناً يتجاوز مليون قيراط من الأحجار الخام والمصقولة، مشيرةً إلى إغلاق المناجم مؤخراً في كمبوديا كعاملٍ في تزايد ندرة هذا الحجر الكريم. ^{[ 34 ]}

يُعد الزركون عنصرًا ثانويًا شائعًا في جميع أنواع الصخور النارية، وخاصة الجرانيت والصخور النارية الفلسية . وبفضل صلابته ومتانته وخموله الكيميائي، يبقى الزركون في الرواسب الرسوبية، وهو عنصر شائع في معظم الرمال. ^{[ 35 ] [ 36 ]} ويمكن العثور على الزركون أحيانًا كعنصر نادر في الصخور النارية فائقة البوتاسيوم ، مثل الكيمبرلايت والكربوناتيت واللامبروفير، وذلك بسبب التكوين غير المعتاد للصهارة في هذه الصخور. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

يشكل الزركون تجمعات اقتصادية داخل رواسب خام الرمال المعدنية الثقيلة ، وداخل بعض البغماتيت ، وداخل بعض الصخور البركانية القلوية النادرة (على سبيل المثال، تراكيت تونغي في دوبو ، أستراليا) ^{[ 39 ]} بالارتباط مع معادن الزركونيوم والهافنيوم مثل الإيودياليت والأرمسترونجيت.

تتصدر أستراليا العالم في تعدين الزركون، إذ تنتج 37% من إجمالي الإنتاج العالمي، وتستحوذ على 40% من الموارد الاقتصادية المؤكدة لهذا المعدن على مستوى العالم. ^{[ 40 ]} ويُنتج منجم جاسينث-أمبروسيا ، وهو أكبر منجم للزركون في العالم، حوالي 25% من الإمدادات العالمية من الزركون. ^{[ 21 ]}

تُعد جنوب أفريقيا المنتج الرئيسي في أفريقيا، حيث تُساهم بنسبة 30% من الإنتاج العالمي، وتأتي في المرتبة الثانية بعد أستراليا. ^{[ 41 ]}

لعب الزركون دورًا هامًا في تطور التأريخ الإشعاعي . يحتوي الزركون على كميات ضئيلة من اليورانيوم والثوريوم (من 10 جزء في المليون إلى 1% وزنيًا) [ ^{15 ] ،} ويمكن تأريخه باستخدام العديد من التقنيات التحليلية الحديثة. نظرًا لقدرة الزركون على البقاء في ظل العمليات الجيولوجية كالتآكل والنقل وحتى التحول عالي الدرجة ، فإنه يحمل سجلًا غنيًا ومتنوعًا لهذه العمليات. حاليًا، يُؤرَّخ الزركون عادةً بتقنيات اليورانيوم-الرصاص (U-Pb) وآثار الانشطار وU+Th/He. يمكن استخدام تصوير انبعاث التألق الكاثودي من الإلكترونات السريعة كأداة فحص أولية لتحليل الطيف الكتلي للأيونات الثانوية عالي الدقة (SIMS) لتصوير نمط التوزيع وتحديد المناطق المهمة لتحليل النظائر. يتم ذلك باستخدام مجهر إلكتروني ماسح متكامل مع تقنية التألق الكاثودي ^{[ 42 ]} . يمكن للزركون الموجود في الصخور الرسوبية تحديد مصدر الرواسب. ^{[ 43 ]}

أظهرت عينات الزركون المستخرجة من تلال جاك في منطقة ناريير نايس ، ضمن درع ييلغارن في غرب أستراليا ، أعمارًا باستخدام طريقة اليورانيوم-الرصاص تصل إلى 4.404 مليار سنة، ^{[ 44 ]} وقد فُسِّرت على أنها عمر التبلور، مما يجعلها أقدم المعادن التي تم تأريخها على الأرض حتى الآن. إضافةً إلى ذلك، فُسِّرت التركيبات النظائرية للأكسجين في بعض هذه العينات على أنها تشير إلى وجود ماء سائل على سطح الأرض قبل أكثر من 4.3 مليار سنة. ^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]} يدعم هذا التفسير بيانات إضافية للعناصر النزرة، ^{[ 48 ] [ 49 ]} ولكنه لا يزال محل نقاش. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]} في عام 2015، عُثر على "بقايا حياة بيولوجية " في صخور عمرها 4.1 مليار سنة في تلال جاك في غرب أستراليا. ^{[ 53 ] [ 54 ]} وفقًا لأحد الباحثين، "إذا نشأت الحياة بسرعة نسبية على الأرض ... فقد تكون شائعة في الكون ." ^{[ 53 ]}

تشترك جميع المعادن التالية في نفس التركيب البلوري ( HfSiO ₄ )، وزينوتيم ( YPO ₄ )، وبيهيريت ، وشيافيناتويت ( (Ta,Nb)BO ₄ )، وثوريت ( ThSiO ₄ )، وكوفينيت ( USiO ₄ ) ^{[ 15 ] مثل الزركون ( IV} X ^IV Y O ₄ ، ^III X ^V Y O ₄ في حالة زينوتيم).

• 
  التركيب البلوري للزركون
• 
  وحدة الخلية للزركون
• 
  صورة مجهرية إلكترونية ماسحة للزركون
• 
  زركون غير عادي بلون أخضر زيتوني
• 
  مجموعة من ثلاث بلورات مركبة من الزركون

• الكيمياء الجيولوجية للزركون القديم . مؤرشف في 12 أبريل 2007، في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ).
• معارض المعادن (أرشيف 7 أبريل 2005)
• موسوعة الأحجار الكريمة التابعة لمعهد الأحجار الكريمة الأمريكي (GIA) - الزركون: مقالات ومعلومات على الإنترنت حول تاريخ الزركون، وأساطيره، وأبحاثه
• رابطة صناعة الزركون، مؤرشفة بتاريخ 20 أغسطس 2016، على موقع Wayback Machine
• كل ما يتعلق بالزركون الطبيعي